CN102878432A - 一种煤气排水器工作管关键结构参数设计方法 - Google Patents

Abstract

一种煤气排水器工作管关键结构参数设计方法，属于煤气管道排水设施技术领域。收集所设计煤气排水器可承受的最大管道压力P_max；收集低压室内封闭用结构参数；计算浮力高度h₄；计算低压室可降水位h₅；计算低压室封闭所需压力P₁；计算其余水封结构需承受的最大压力P；计算其余水封结构所需工作管总长度l；令其余承压室总数ｎ=１；计算其余各室工作管长度h₆；给定其余各室工作管最大长度h_max；判断不等式h₆≤h_max后结束计算。优点在于：有效保证排水器实际可承受压力与设计相同，防止泄漏或密封频繁开闭。

Description

一种煤气排水器工作管关键结构参数设计方法

技术领域

本发明属于煤气管道排水设施技术领域，特别涉及一种煤气排水器工作管关键结构参数设计方法。

背景技术

煤气排水器（如图2所示）大量应用于冶金设备中，但目前市场产品存在诸多问题：煤气排水器的水封高度决定于该管网压力的大小，既不能高也不能低。低压管网配高压排水器，冷凝水不能有效的排出，影响生产；高压管网配低压排水器，管网压力将击穿水封，使煤气泄漏，不但造成污染，严重危及人身安全。另外，煤气管网通常压力波动较大，最高压力有时超出排水器自身极限值，煤气过压现象时有发生。因此，在煤气排水器设计过程中应对其承压能力进行准确设计，保证在超压情况下密封球及时对低压室工作管进行密封。

以往技术中，对于各室工作管长度、长度分配等关键参数通常借助于设计人员经验，容易导致设计可承受压力偏差，出现频繁泄漏或关闭等问题。对此，本发明在大量现场试验和理论研究基础上，结合煤气排水器的结构特点和工作原理，提出一种煤气排水器工作管关键结构参数设计方法，可实现对低压室内封闭用结构部分可承受压力的计算，同时根据约束条件自动计算其余各腔室应设计数量和相应工作管长度。通过以上方法可有效保证排水器实际可承受压力与设计相同，防止泄漏或密封频繁开闭。本发明所述方法简单实用，极大提高了煤气排水设备的安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤气排水器工作管关键结构参数设计方法。可实现对低压室内封闭用结构部分可承受压力的计算，同时根据约束条件自动计算其余各腔室应设计数量和相应工作管长度。

为实现上述目的，由计算机执行的具体步骤为：

（1）收集所设计煤气排水器可承受的最大管道压力P_max；

（2）收集低压室内封闭用结构参数，如图1所示，包括封闭球下端距封闭口距离h₁，浮力圆柱长度h₂，直径φ；管道无压力时液面距浮力圆柱顶端的距离h₃；封闭球、连杆及浮力圆柱的总重力G；

（3）计算浮力高度h₄，其基本计算公式为h₄=Ｇ/［ρ_水·g·π(φ/2)²］；

（4）计算低压室可降水位h₅，其基本计算公式为h₅= h₃+( h₂- h₄)+ h₁；

（5）计算低压室封闭所需压力P₁，其基本计算公式为P₁=ρ_水·g·h₅；

（6）计算其余水封结构需承受的最大压力P，其基本计算公式为P=P_max－P_１；

（7）计算其余水封结构所需工作管总长度l，其基本计算公式为l =P／（ρ_水·g）；

（8）令其余承压室总数ｎ=１；

（9）计算其余各室工作管长度h₆，其基本计算公式为h₆=l／n；

（10）给定其余各室工作管最大长度h_max；

（11）判断不等式h₆≤h_max是否成立？若成立，则确定其余各室数量为ｎ，且各室工作管长度为h₆，转入步骤（12）；否则，令ｎ=n+1，转入步骤（9）；

（12）结束计算。

本发明的优点在于：可实现对低压室内封闭用结构部分可承受压力的计算，同时根据约束条件自动计算其余各腔室应设计数量和相应工作管长度。有效保证排水器实际可承受压力与设计相同，防止泄漏或密封频繁开闭。

附图说明

图1是低压室内封闭用结构参数图。

图2是煤气排水器简图。

图3是煤气排水器工作管关键结构参数设计方法具体流程图。

具体实施方式

实施例1

现以某型号自闭式煤气排水器的实际设计过程为例来描述本发明的具体应用过程。

首先,在步骤1中，收集所设计煤气排水器可承受的最大管道压力P_max=0.035MPa；

随后，在步骤2中，收集低压室内封闭用结构参数，包括封闭球下端距封闭口距离h₁=0.1m；浮力圆柱长度h₂=0.3m，直径φ=0.08m；管道无压力时液面距浮力圆柱顶端的距离h₃=0.6m；封闭球、连杆及浮力圆柱的总重力G=10N；

随后，在步骤3中，计算浮力高度h₄，其基本计算公式为h₄=Ｇ/［ρ_水·g·π(φ/2)²］=0.2m；

随后，在步骤4中，计算低压室可降水位h₅，其基本计算公式为h₅=h₃+( h₂- h₄)+ h₁=0.6+0.1+0.1=0.8m;

随后，在步骤5中，计算低压室封闭所需压力P₁，其基本计算公式为P₁=ρ_水·g·h₅=0.008 MPa；

随后，在步骤6中，计算其余水封结构需承受的最大压力P，其基本计算公式为P=P_max－P_１=0.027 MPa；

随后，在步骤7中，计算其余水封结构所需工作管总长度l，其基本计算公式为l =P／（ρ_水·g）=2.7m；

随后，在步骤8中，令其余承压室总数ｎ=１；

随后，在步骤9中，计算其余各室工作管长度h₆，其基本计算公式为h₆=l／n=2.7m；

随后，在步骤10中，给定其余各室工作管最大长度h_max=1m；

随后，在步骤11中，判断不等式h₆≤h_max是否成立？显然，不等式2.7≤1不成立，则令ｎ=n+1，转入步骤9；直至以上不等式成立，计算可知此时ｎ=3，则其余各室数量为3，且各室工作管长度为0.9m，转入步骤12；

随后，在步骤12中，结束计算。

实施例2

现以某型号自闭式煤气排水器的实际设计过程为例来描述本发明的具体应用过程。

首先,在步骤1中，收集所设计煤气排水器可承受的最大管道压力P_max=0.04MPa；

随后，在步骤2中，收集低压室内封闭用结构参数，包括封闭球下端距封闭口距离h₁=0.15m；浮力圆柱长度h₂=0.35m，直径φ=0.1m；管道无压力时液面距浮力圆柱顶端的距离h₃=0.6m；封闭球、连杆及浮力圆柱的总重力G=18N；

随后，在步骤3中，计算浮力高度h₄，其基本计算公式为h₄=Ｇ/［ρ_水·g·π(φ/2)²］=0.23m；

随后，在步骤4中，计算低压室可降水位h₅，其基本计算公式为h₅=h₃+( h₂- h₄)+ h₁=0.6+(0.35-0.23)+0.15=0.87m；

随后，在步骤5中，计算低压室封闭所需压力P₁，其基本计算公式为P₁=ρ_水·g·h₅=0.0087 MPa；

随后，在步骤6中，计算其余水封结构需承受的最大压力P，其基本计算公式为P=P_max－P_１=0.0313 MPa；

随后，在步骤7中，计算其余水封结构所需工作管总长度l，其基本计算公式为l =P／（ρ_水·g）=3.13m；

随后，在步骤8中，令其余承压室总数ｎ=１；

随后，在步骤9中，计算其余各室工作管长度h₆，其基本计算公式为h₆=l／n=3.13m；

随后，在步骤10中，给定其余各室工作管最大长度h_max=1.5m；

随后，在步骤11中，判断不等式h₆≤h_max是否成立？显然，不等式3.13≤1.5不成立，则令ｎ=n+1，转入步骤9；直至以上不等式成立，计算可知此时ｎ=3，则其余各室数量为3，且各室工作管长度为1.04m，转入步骤12；

随后，在步骤12中，结束计算。

实施例3

现以某型号自闭式煤气排水器的实际设计过程为例来描述本发明的具体应用过程。

首先,在步骤1中，收集所设计煤气排水器可承受的最大管道压力P_max=0.037MPa；

随后，在步骤2中，收集低压室内封闭用结构参数，包括封闭球下端距封闭口距离h₁=0.13m；浮力圆柱长度h₂=0.32m，直径φ=0.1m；管道无压力时液面距浮力圆柱顶端的距离h₃=0.55m；封闭球、连杆及浮力圆柱的总重力G=16N；

随后，在步骤3中，计算浮力高度h₄，其基本计算公式为h₄=Ｇ/［ρ_水·g·π(φ/2)²］=0.2m；

随后，在步骤4中，计算低压室可降水位h₅，其基本计算公式为h₅=h₃+( h₂- h₄)+ h₁=0.55+0.12+0.13=0.8m；

随后，在步骤5中，计算低压室封闭所需压力P₁，其基本计算公式为P₁=ρ_水·g·h₅=0.008 MPa；

随后，在步骤6中，计算其余水封结构需承受的最大压力P，其基本计算公式为P=P_max－P_１=0.029 MPa；

随后，在步骤7中，计算其余水封结构所需工作管总长度l，其基本计算公式为l =P／（ρ_水·g）=2.9m；

随后，在步骤8中，令其余承压室总数ｎ=１；

随后，在步骤9中，计算其余各室工作管长度h₆，其基本计算公式为h₆=l／n=2.9m；

随后，在步骤10中，给定其余各室工作管最大长度h_max=1m；

随后，在步骤11中，判断不等式h₆≤h_max是否成立？显然，不等式2.9≤1不成立，则令ｎ=n+1，转入步骤9；直至以上不等式成立，计算可知此时ｎ=3，则其余各室数量为3，且各室工作管长度为0.97m，转入步骤12；

随后，在步骤12中，结束计算。

Claims (1)

1.一种煤气排水器工作管关键结构参数设计方法，其特征在于，由计算机执行的具体步骤为：

（1）收集所设计煤气排水器可承受的最大管道压力P_max；

（2）收集低压室内封闭用结构参数，包括封闭球下端距封闭口距离h₁，浮力圆柱长度h₂，直径φ；管道无压力时液面距浮力圆柱顶端的距离h₃；封闭球、连杆及浮力圆柱的总重力G；

（3）计算浮力高度h₄，计算公式为h₄=Ｇ/［ρ_水·g·π(φ/2)²］；

（4）计算低压室可降水位h₅，计算公式为h₅= h₃+( h₂- h₄)+ h₁；

（5）计算低压室封闭所需压力P₁，计算公式为P₁=ρ_水·g·h₅；

（6）计算其余水封结构需承受的最大压力P，计算公式为P=P_max－P_１；

（7）计算其余水封结构所需工作管总长度l，计算公式为l =P／（ρ_水·g）；

（8）令其余承压室总数ｎ=１；

（9）计算其余各室工作管长度h₆，计算公式为h₆=l／n；

（10）给定其余各室工作管最大长度h_max；

（11）判断不等式h₆≤h_max是否成立？若成立，则确定其余各室数量为ｎ，且各室工作管长度为h₆，转入步骤（12）；否则，令ｎ=n+1，转入步骤（9）；

（12）结束计算。

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